電(diàn)机為(wèi)工业发展不可(kě)缺少的一大要素,并扮演着重要的角色。電(diàn)机的应用(yòng)不仅在动力应用(yòng)方面不断扩大,而且在控制领域的使用(yòng)范围也在不断扩大。随着控制電(diàn)机重要性的增加,控制電(diàn)机的使用(yòng)量也逐年增加。步进電(diàn)机是一种控制電(diàn)机,不使用(yòng)反馈回路,就能(néng)进行速度控制及定位控制,即所谓的電(diàn)机开环控制。其应用(yòng)主要以处理(lǐ)办公业務(wù)能(néng)力很(hěn)强的OA(Office Automation,办公自动化)机器和FA(Factory Automation,工厂自动化)机器為(wèi)核心,并广泛应用(yòng)于医疗器械、计量仪器、汽車(chē)、游戏机等。就数量来讲,OA机器方面的应用(yòng)约占步进電(diàn)机使用(yòng)总数的75%。虽然步进電(diàn)机最近被大量应用(yòng),但其原理(lǐ)早已有(yǒu)之。步进電(diàn)机与電(diàn)磁铁和柱塞泵同一时期开发,法國(guó)人佛罗曼提出了将電(diàn)磁铁的吸引力转化為(wèi)旋转力矩的方法。当时,激磁相的切换用(yòng)机械式凸轮的接触点来完成,这就是步进電(diàn)机的原型。现在还有(yǒu)旋转線(xiàn)圈式的应用(yòng)方法。1920年步进電(diàn)机的实际应用(yòng)才开始,称為(wèi)VR( Variable Relutance, 变磁阻)型步进電(diàn)机,被英國(guó)海军用(yòng)作定位控制和遠(yuǎn)程遥控口。
混合式HB(Hybrid的缩写,是VR与PM复合的意思)型步进電(diàn)机的产生,大约在1952年,由美國(guó)GE公司的KarlFeiertag开发的发電(diàn)机演变而来。与现在的两相HB型步进電(diàn)机结构相同,取得了US专利2。当初作為(wèi)低速同步電(diàn)机使用(yòng),其后,由美國(guó)的SuperiorElectric公司和Sigma Instruments公司开发出两相1. 8°步距角的HB型步进電(diàn)机。当时因為(wèi)電(diàn)流小(xiǎo)、電(diàn)感大、恒電(diàn)压驱动的关系,换相脉冲只有(yǒu)300pps(现在為(wèi)10~ 20kpps)。
另一方面,从驱动電(diàn)路方面看,步进電(diàn)机的发展与晶體(tǐ)管半导體(tǐ)元件的发展密不可(kě)分(fēn)。1950 年研制出二极管半导體(tǐ),1964年开发出MOS半导體(tǐ),1965年出现IC, 1967年LSI实用(yòng)化。特别是经过1950~1965年间半导體(tǐ)材料的高速发展,进入20世纪70年代,由于价格便宜,可(kě)靠性高的逻辑数字電(diàn)路得到广泛应用(yòng),使步进電(diàn)机的使用(yòng)量急剧增加。
日本东京大學(xué)的大岛氏间,在1958年的自动控制年会上发表了有(yǒu)关VR型步进電(diàn)机的论文(wén)。步进電(diàn)机的國(guó)际性學(xué)会在1970年成立,在美國(guó)伊利诺大學(xué)召开了第一次IMCSD Incremental Motion Control Systemsand Devices)大会。此次大会由伊利诺大學(xué)的BC Kuo教授主办,美國(guó)的Warner Elctric公司与Westool公司协办。发表的论文(wén)约2/3来源于企业界,剩下的1/3来源于大學(xué)方面。作者在第26届与第29届的IMCSD也发表了有(yǒu)关步进電(diàn)机的论文(wén)。在IMCSD发表的论文(wén)中,有(yǒu)很(hěn)多(duō)是关于步进電(diàn)机的,从中能(néng)了解步进電(diàn)机的最前沿技术和研究动态。美國(guó)的學(xué)者和企业技术人员对步进電(diàn)机进行了广泛的研究。
步进電(diàn)机的大规模应用(yòng)是在1977年,两相步进電(diàn)机被应用(yòng)于FDD(floppydiskdrive软盘驱动器)输出轴的驱动上。